建筑高性能復(fù)合保溫板中聚氨酯膠粘劑粘接性能研究

摘 要：研究建筑高性能復(fù)合保溫板聚氨酯膠粘劑粘接性能。制備預(yù)聚體，將其與多種環(huán)保材料結(jié)合，采用聚合法制備聚氨酯膠粘劑；利用制備完成的聚氨酯膠粘劑，粘接2塊建筑高性能復(fù)合保溫板，測試該膠粘劑在不同熱壓機(jī)熱壓時長作用下，預(yù)聚體不同用量以及催化劑摻量變化下粘接復(fù)合保溫板的性能。結(jié)果表明，延長熱壓機(jī)的熱壓時長至10.5 min，增加預(yù)聚體用量為15%，選擇0.05%用量的二月桂酸二丁基錫（DT）催化劑，能夠獲得粘接性能較好的建筑高性能復(fù)合保溫板聚氨酯膠粘劑。

關(guān)鍵詞：建筑高性能；復(fù)合保溫板；聚氨酯；粘接性能；熱壓時長

中圖分類號：

TQ433.4+32

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

A文章編號：

1001-5922（2024）01-0029-03

Study on the bonding properties of polyurethane adhesive in high-performance composite insulation board for building

WANG Liyan1，ZHAO Yuhang2

（1.Jinan Housing and Urban-Rural Development Bureau，Jinan 251400，China;

2.Beijing Jiaotong University，Beijing 100091，China）

Abstract：The bonding performance of polyurethane adhesive in high-performance composite insulation boards for buildings was studied.The prepolymer was prepared by combining it with various environmental friendly materials and using polymerization method to prepare polyurethane adhesives.The prepared polyurethane adhesive was used to bond two high-performance composite insulation boards，and the performance of the bonded composite insulation board was tested under the different hot pressing time of hot press machine，different prepolymer dosage and catalyst dosage.The results showed that by extending the hot pressing time of the hot press machine to 10.5 min，increasing the amount of prepolymer to 15%，and choosing 0.05% dosage of dibutyltin dilaurate （DT） catalyst，a high-performance polyurethane adhesive for building composite insulation boards with good bonding performance can be obtained.

Key words：building high performance;composite insulation board;polyurethane;adhesive property;hot pressing duration

保溫是提高建筑節(jié)能性能的重要手段之一，同時還需要保證保溫板具有較強(qiáng)環(huán)保性能［1］。膠粘劑作為連接復(fù)合保溫板與建筑墻體的關(guān)鍵材料，其粘接性能直接影響到保溫的可靠性和耐久性。常用的粘接材料一般為聚苯乙烯發(fā)泡樹脂（EPS）或者聚苯乙烯共聚物樹脂（XPS）材料，在高溫環(huán)境下會融化滴落，造成整個保溫板喪失穩(wěn)定性，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)坍塌，耐高溫性能、防火性能以及粘接性能均不理想［2-4］。基于此，采用多種環(huán)保材料混合，實(shí)現(xiàn)聚氨酯制備，將其作為建筑高性能復(fù)合保溫板的膠粘劑。

1 材料制備方法

1.1 材料及儀器設(shè)備

主要試劑：聚醚多元醇，邯鄲市叢臺區(qū)哲苑化工科技有限公司；蓖麻油，武漢吉業(yè)升化工有限公司；碳酸二甲酯（DMC），濟(jì)南昂新化工有限公司；二苯基甲烷-4，4-二異氰酸酯（MDI），青島德信化學(xué)有限公司；異丙醇，福州奧研實(shí)驗器材有限公司；異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI），雞澤縣星然化工有限公司；二縮三乙二醇，上海問銀化工科技有限公司；二月桂酸二丁基錫（DT），濟(jì)南金邦環(huán)保科技有限公司；辛酸亞錫（SO），邯鄲市叢臺區(qū)哲苑化工科技有限公司，以上試劑均為工業(yè)級。

主要設(shè)備：YHG-9045A型干燥箱，南京蘇恩瑞干燥設(shè)備有限公司；YH-H6332RB型熱壓機(jī)，蘇州英航自動化設(shè)備有限公司；TMS-5KN型萬能試驗機(jī)，蘇州恒商工業(yè)設(shè)備有限公司。

1.2 聚氨酯膠粘劑制備

取一定量的聚醚多元醇在120 ℃的干燥箱中干燥2.5 h，完成干燥后取出，降溫至75 ℃。之后，將其與異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）混合，然后在干燥機(jī)中升溫至85 ℃，充分反應(yīng)1.5 h后［5］，分別添加2種催化劑SO和DT，反應(yīng)1 h后繼續(xù)添加二縮三乙二醇，繼續(xù)反應(yīng)后獲得異氰酸酯基封端預(yù)聚體。采用本體聚合法制備聚氨酯膠粘劑，稱取一定量預(yù)聚體，將其與蓖麻油混合后倒入容量為1 000 mL的三口瓶之中，并置于120 ℃干燥箱中脫水干燥處理［6-8］。將擴(kuò)鏈劑倒入三口瓶之中，攪拌8 min，確保各種材料完全混合后，依次加入DMC和MDI，快速攪拌混合物，持續(xù)攪拌以去除氮?dú)猓诿摎猸h(huán)境中靜置5 min后，再次通入氮?dú)庀旌喜牧系恼婵諣顟B(tài)。將完成混合的材料置于提前加熱的聚四氟乙烯盤中，放入120 ℃的干燥箱熟化處理360 min，獲得制備完成的聚氨酯膠粘劑。

1.3 聚氨酯膠粘劑性能測試

1.3.1 聚氨酯膠粘劑與復(fù)合保溫板粘接

為了驗證使用蓖麻油對于聚氨酯膠粘劑的粘接性能影響，測試熱壓時長分別設(shè)定為1.5、2.5、3.5、4.5、6.5、7.5、9.5 min，以驗證聚氨酯膠粘劑的熱態(tài)粘接性能［9］。

1.3.2 粘接強(qiáng)度測試

在預(yù)聚體不同摻量5%、7%、9%、11%、13%、15%下，參考GB/T 7124—2008測試聚氨酯膠粘劑的剪切強(qiáng)度。

1.3.3 催化劑種類對聚氨酯膠粘劑粘接性能影響

考慮環(huán)保性能與膠粘性能，催化劑選取二月桂酸二丁基錫（DT）和辛酸亞錫（SO）［10-11］，將其用量統(tǒng)一設(shè)定為0.05%，分別使用2種催化劑制備聚氨酯膠粘劑，并且使用萬能試驗機(jī)測試在1.5、2.5、3.5、4.5、6.5、7.5、10.5 min熱壓時間下聚氨酯的剝離力。

1.3.4 催化劑用量對聚氨酯膠粘劑粘接性能影響

選取DT催化劑的用量分別設(shè)定為0%、0.05%、0.08%、0.11%、0.14%，裁剪成300 mm×300 mm×10 mm的樣品，使用萬能試驗機(jī)測試各個試驗樣品的剝離力。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同熱壓時長下粘接性能

以剝離力作為實(shí)驗指標(biāo)，是評估粘接強(qiáng)度和耐久性的重要參數(shù)，其能夠反映粘接界面在受到外力作用時的抗剝離能力。剝離力值越高，說明粘接越穩(wěn)定，粘接強(qiáng)度越大。根據(jù)以上設(shè)定的熱壓時長，分析不同熱壓時長下，使用蓖麻油作為油脂介質(zhì)后，聚氨酯膠粘劑對建筑保溫板的粘接性能，測試結(jié)果如表1所示。

由表1可知，使用蓖麻油作為油脂介質(zhì)時，能夠增加聚氨酯膠粘劑的剝離力，提升聚氨酯膠粘劑的整體粘接性能。

2.2 聚氨酯膠粘劑剪切強(qiáng)度測試

預(yù)聚體摻量分別為5%、7%、9%、11%、13%、15%時，使用熱壓和不使用熱壓的聚氨酯膠粘劑對保溫板的粘接性能影響，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，隨著預(yù)聚體摻量的增加，聚氨酯膠粘劑的剪切強(qiáng)度呈現(xiàn)上升趨勢。

2.3 不同催化劑對聚氨酯粘接性能影響

分別測試熱壓時長為1.5、2.5、3.5、4.5、6.5、7.5、10.5 min時，聚氨酯膠粘劑對建筑保溫板的剝離力影響，結(jié)果如表3所示。

由表3可知，使用DT催化劑后，聚氨酯膠粘劑對保溫板的剝離力更大。為此，可以根據(jù)實(shí)際情況選取催化劑。

2.4 催化劑不同用量對聚氨酯膠粘劑粘接性能影響

選用DT催化劑驗證其用量對聚氨酯膠粘劑的粘接性能影響，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，當(dāng)DT催化劑用量為0.05%時，聚氨酯膠粘劑對保溫板粘接的剝離力最大。由此可以確定，選擇0.05%催化劑用量能夠獲得較為理想的聚氨酯膠粘劑粘接性能。

3 結(jié)語

試驗分析發(fā)現(xiàn)，使用蓖麻油能夠增加聚氨酯的剝離力，增加預(yù)聚體的用量也能提升聚氨酯的粘接性能。催化劑的熱壓時長越長，會使聚氨酯膠粘劑的粘接性能上升，DT催化劑對聚氨酯膠粘劑的粘接力影響更大。當(dāng)DT催化劑的用量為0.05%時，聚氨酯膠粘劑的粘接性能最好。

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